非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法及装置，其中的方法包括以下步骤：当处理器系统掉电时，获取处理器系统的能量恢复时间，其中，系统掉电后电容内存储的可用能量包括休眠能量和备份能量；根据程序各指令节点的数据堆栈各自对应的所述备份能量，确定所述备份能量中的备份能量最大值，基于所述备份能量最大值，计算所述处理器系统备份前的电容电压作为备份阈值；按照预设方式筛选所述系统能量恢复时间作为所述处理器系统的休眠时间，计算所述处理器系统休眠期间对应的休眠能量，基于所述休眠能量计算所述处理器系统休眠前的电容电压作为维持阈值；通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值。

A Dual Threshold Method and Device for Maintaining State in Nonvolatile Processors

The present application relates to a dual threshold method and device for maintaining state in a non-volatile processor. The method comprises the following steps: when the processor system is powered down, the energy recovery time of the processor system is obtained, in which the available energy stored in the capacitor after the system is powered down includes dormant energy and backup energy; The data stack of each instruction node of the program corresponds to the backup energy, determines the maximum backup energy in the backup energy, calculates the capacitance voltage before the backup of the processor system as the backup threshold based on the maximum backup energy, and filters the energy recovery time of the system as the backup threshold according to the preset mode. The dormancy time of the processor system is described, the corresponding dormancy energy during the dormancy period of the processor system is calculated, the capacitance voltage before the dormancy of the processor system is calculated based on the dormancy energy as the maintenance threshold, and the optimal maintenance threshold is determined from the said maintenance threshold by energy efficiency evaluation.

【技术实现步骤摘要】
非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法及装置
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法及装置。
技术介绍
随着物联网的快速发展，智能手环和智能手表等可穿戴设备得到了广泛的应用。大多数可穿戴设备能够实时地检测用户的心率、体温和呼吸频率等生理数据。一般，可穿戴设备由配备的可充电电池进行供电。可充电电池存在需要进行频繁充电的问题，而体积较大的可充电电池不适用于医疗可穿戴设备。为解决微小物联网设备的供电问题，人们还利用能量收集系统将太阳能、风能和人体体温等周围环境的能量转化为电能使用，使物联网设备实现自供能，进而获得超长时间工作的效果。然而，周围环境的能量转化成的电能存在不稳定的问题，供电不稳定会导致可穿戴设备出现频繁的能量掉电。可穿戴设备出现能量中断时，传统的处理器需要对执行的进程进行多次回滚操作，从而极大地增加备份开销。传统的非易失性处理器可以解决上述问题。当能量掉电时，储存在电容器中的能量能够支持将易失数据备份到非易失存储器中，等到能量恢复后，数据即被复制回处理器继续执行。在此类传统非易失性处理器中，系统采用单阈值机制决定系统何时备份易失数据，即系统发生掉电后，系统电容供电维持系统继续执行；若电容电压下降至备份阈值，系统则进入备份状态，将易失数据备份至非易失存储器。虽然传统的非易失性处理器可以完成系统掉电时数据的备份操作，但在频繁的数据备份和恢复下，使得处理器系统消耗大量的能量，并且能量掉电后，系统处于一种没有任何执行操作的暂停状态。
技术实现思路
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法及装置。本申请的实施例提供的一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法，包括以下步骤：当处理器系统掉电时，获取处理器系统的能量恢复时间，其中，系统掉电后电容内存储的可用能量包括休眠能量和备份能量；根据程序各指令节点的数据堆栈各自对应的所述备份能量，确定所述备份能量中的备份能量最大值，基于所述备份能量最大值，计算所述处理器系统备份前的电容电压作为备份阈值；按照预设方式筛选所述系统能量恢复时间作为所述处理器系统的休眠时间，计算所述处理器系统休眠期间对应的休眠能量，基于所述休眠能量计算所述处理器系统休眠前的电容电压作为维持阈值；通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值。可选地，所述获取处理器系统的能量恢复时间包括：对预设时间范围内的环境能量进行采样，获取能量踪迹信号；将所述能量踪迹信号在预设阈值的作用下过滤为脉冲序列，其中，所述预设阈值表示环境能量能够满足系统正常运行，所述脉冲序列的脉冲宽度为所述系统能量恢复时间。可选地，所述通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值，包括：通过仿真实验，选择避免能量失败次数最多的维持阈值作为最佳维持阈值。可选地，所述休眠能量为系统掉电后进行休眠的时间和系统休眠时的能耗功率的乘积。可选地，所述备份能量为所有指令节点中最大的数据堆栈大小和备份单位数据所消耗的能量的乘积。可选地，所述当处理器系统掉电时，电容内存储的可用能量还包括：执行能量，所述执行能量为系统能量中断时电容内的可用总能量减去系统休眠能量再减去备份能量得到的差值。可选地，所述备份阈值的确定采用以下原则：当系统电容内的预留能量满足程序指令节点中最大堆栈数据备份时，将与所述电容内预留能量相对应的电压值作为备份阈值。可选地，若已计算获得电容内剩余能量，则所述系统电容电压值为：其中E表示所述电容内剩余能量，C表示电容器自身容量。本申请的实施例提供的一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值装置，包括：能量恢复时间获取模块，用于获取处理器系统的能量恢复时间；备份阈值确定模块，用于根据程序各指令节点的数据堆栈各自对应的所述备份能量，确定所述备份能量中的备份能量最大值，基于所述备份能量最大值，计算所述处理器系统备份前的电容电压作为备份阈值；维持阈值确定模块，用于按照预设方式筛选所述系统能量恢复时间作为所述处理器系统的休眠时间，计算所述处理器系统休眠期间对应的休眠能量，基于所述休眠能量计算所述处理器系统休眠前的电容电压作为维持阈值；最佳维持阈值确定模块，用于通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值。可选地，所述能量恢复时间获取模块包括：环境能量采样单元，用于对预设时间范围内的环境能量进行采样，获取能量踪迹信号；能量踪迹信号过滤单元，用于将所述能量踪迹信号在预设阈值的作用下过滤为脉冲序列，其中，所述预设阈值表示环境能量能够满足系统正常运行，所述脉冲序列的脉冲宽度为所述系统能量恢复时间。本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请的实施例提供的方法包括:根据系统掉电后电容内存储的可用能量构建能量分配模型，能量分配模型包括执行能量、休眠能量和备份能量；根据环境能量的采样数据获取系统能量恢复时间；根据程序各指令节点的数据堆栈大小预留最大备份能量，并计算系统备份前电容电压作为低阈值，即备份阈值；根据系统休眠时间计算系统休眠期间的消耗能量，并计算系统休眠前电容电压作为高阈值，即维持阈值；筛选不同特征的所述系统能量恢复时间作为系统休眠时间，计算相应维持阈值，并通过能效评估选出最佳维持阈值。也就是说，预先设置备份阈值和最佳维持阈值，当系统掉电后，电容内剩余电压达到预设最佳维持阈值时，系统进入休眠，休眠是为了降低功耗，提供等待能量恢复的时间，如果这段时间能够避免系统备份和关闭的话，就会实现程序连续执行并且避免了能量浪费；若剩余电压下降至预设备份阈值，则进行数据备份。本申请实施例提供的非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法能够避免了系统中能量掉电后有限可用能量的不必要浪费，为系统等到能量恢复争取时间，实现执行效率最大化。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。图1是本申请一个实施例提供的非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法的流程图；图2是本申请一个实施例提供的电容剩余能量示意图；图3是本申请一个实施例提供的环境能量的踪迹信号示意图；图4是图3中放大镜F处的筛选系统能量恢复时间的示意图；图5是本申请一个实施例提供的备份阈值的设定示意图；图6是本申请一个实施例提供的最佳维持阈值的设定示意图；图7是本申请一个实施例提供的非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法的效果示意图。图8是本申请一个实施例提供的一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值装置的结构示意图。图9是本申请一个实施例提供的一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值装置的结构示意图具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。图1是本申请一个实施例提供的非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法的流程图，参照图1，该方法包括以下步骤：S1、当处理器系统掉电时，获取处理器系统的能量恢复时间，其中，参照图2，系统掉电后电容内存储的可用能量包括休眠能量Esleep和备份能量Eback本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法，其特征在于，包括以下步骤：当处理器系统掉电时，获取处理器系统的能量恢复时间，其中，系统掉电后电容内存储的可用能量包括休眠能量和备份能量；根据程序各指令节点的数据堆栈各自对应的所述备份能量，确定所述备份能量中的备份能量最大值，基于所述备份能量最大值，计算所述处理器系统备份前的电容电压作为备份阈值；按照预设方式筛选所述系统能量恢复时间作为所述处理器系统的休眠时间，计算所述处理器系统休眠期间对应的休眠能量，基于所述休眠能量计算所述处理器系统休眠前的电容电压作为维持阈值；通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值。

【技术特征摘要】
1.一种非易失性处理器中实现维持态的双阈值方法，其特征在于，包括以下步骤：当处理器系统掉电时，获取处理器系统的能量恢复时间，其中，系统掉电后电容内存储的可用能量包括休眠能量和备份能量；根据程序各指令节点的数据堆栈各自对应的所述备份能量，确定所述备份能量中的备份能量最大值，基于所述备份能量最大值，计算所述处理器系统备份前的电容电压作为备份阈值；按照预设方式筛选所述系统能量恢复时间作为所述处理器系统的休眠时间，计算所述处理器系统休眠期间对应的休眠能量，基于所述休眠能量计算所述处理器系统休眠前的电容电压作为维持阈值；通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取处理器系统的能量恢复时间包括：对预设时间范围内的环境能量进行采样，获取能量踪迹信号；将所述能量踪迹信号在预设阈值的作用下过滤为脉冲序列，其中，所述预设阈值表示环境能量能够满足系统正常运行，所述脉冲序列的脉冲宽度为所述系统能量恢复时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过能效评估从所述维持阈值中确定最佳维持阈值，包括：通过仿真实验，选择避免能量失败次数最多的维持阈值作为最佳维持阈值。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述休眠能量为系统掉电后进行休眠的时间和系统休眠时的能耗功率的乘积。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述备份能量为所有指令节点中最大的数据堆栈大小和备份单位数据所消耗的能量的乘积。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当处理器系统掉电时，电容内存储的可用能量还...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱柯妮，周冬芹，徐远超，刘勇攀，石鑫，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11